略論公路橋梁混凝土裂縫成因及處理方法

摘要：在橋梁建造和使用過程中，因出現(xiàn)裂縫而影響工程質(zhì)量甚至導(dǎo)橋梁垮塌的現(xiàn)象屢見不鮮。本文通過對公路混凝土橋梁裂縫產(chǎn)生的原因進行分析，并提出了可行性的處理方法。

關(guān)鍵詞：橋梁裂縫；混凝土；處理方法

1橋梁混凝土裂縫的成因

橋梁混凝土裂縫的成因復(fù)雜而繁多，甚至多種因素相互影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要原因。混凝土裂縫的種類就其產(chǎn)生的原因大致分以下幾種：

1.1荷載引起的裂縫

這類裂縫多出現(xiàn)在受拉區(qū)、受剪區(qū)或振動嚴重部位。如果受壓區(qū)出現(xiàn)起皮或有沿受壓方向的短裂縫，往往是結(jié)構(gòu)達到承載力極限的標(biāo)志，是結(jié)構(gòu)破壞的前兆。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同的受力方式，產(chǎn)生裂縫特征如下:

中心受壓。沿構(gòu)件出現(xiàn)平行于受力方向的短而密的平行裂縫。

中心受拉。裂縫貫穿構(gòu)件橫截面，間距大體相等，且垂直于受力方向。

受彎。彎矩最大截面附近從受拉區(qū)開始出現(xiàn)與受拉方向垂直的裂縫。

受剪。當(dāng)箍筋太密時發(fā)生斜壓破壞，沿梁端腹部出現(xiàn)大于45°方向的斜裂縫;當(dāng)箍筋適當(dāng)時發(fā)生剪壓破壞，沿梁端中下部出現(xiàn)約45°方向互相平行的斜裂縫。

受扭。構(gòu)件一側(cè)腹部先出現(xiàn)多條約45°方向斜裂縫，并向相鄰面以螺旋方向展開。

受沖切。沿柱頭板內(nèi)側(cè)發(fā)生約45°方向斜面拉裂，形成沖切面。

局部受壓。在局部受壓區(qū)出現(xiàn)與壓力方向大致平行的多條短裂縫。

1.2混凝土應(yīng)力形成的裂縫

收縮裂縫。混凝土凝固時，由于水泥水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積要小，因而產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮或凝縮。

溫度裂縫。混凝土受水泥水化放熱、陽光照射、大氣及周圍溫度、電弧焊接等因素影響，而出現(xiàn)冷熱變化時，將發(fā)生收縮和膨脹，產(chǎn)生溫度應(yīng)力，溫度應(yīng)力超過混凝土強度時，即產(chǎn)生裂縫，稱為溫度裂縫。

1.3施工工藝質(zhì)量差引起的裂縫

在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)澆筑、起模、運輸、拼裝及吊裝過程中若施工工藝不合理、施工質(zhì)量低，可能產(chǎn)生各種形式的裂縫，特別是細長薄壁結(jié)構(gòu)更容易出現(xiàn)裂縫，裂縫出現(xiàn)部位和走向、裂縫寬度因產(chǎn)生原因而異，如鋼筋混凝土保護層厚度過厚、混凝土振搗不密實、不均勻、混凝土澆筑太快、水灰比過大、混凝土早期受凍、拆模過早等。

2橋梁混凝土裂的常用修補方法

橋梁混凝土裂縫的成因復(fù)雜、繁多，有時多種因素互相影響，但每一條裂縫均有其產(chǎn)生的一種或幾種主要因素。

2.1表面處理法

橋面板下部寬度小于0.2mm的其它裂縫，采用表面處理法進行修補，在混凝土表面沿裂縫涂抹樹脂保護膜。施工時先用鋼絲刷除去混凝土表面的附著物再用清水清洗，經(jīng)充分干燥后，用油灰狀樹脂填充混凝土表面的凹癟部分后，再進行必要的涂抹。表面處理法包括表面涂抹和表面貼補法，表面涂抹適用范圍是漿材難以灌入的細而淺的裂縫，深度未達到鋼筋表面的發(fā)絲裂縫，不漏水的裂縫，不伸縮的裂縫以及不在活動的裂縫。表面貼寂（木工膜或其它防水片）法適用于大面積漏水（蜂窩麻面等或不易確定具體漏水位置變形縫）的防滲堵漏。

2.2填充法

用修補材料直接填充裂縫，一般用來修補較寬的裂縫（0.3mm），作業(yè)簡單費用低。寬度小于0.3mm，深度較淺的裂縫以及小規(guī)模裂縫的簡易處理可采用取開V型槽，然后作填充處理。對于橋面板中間帶上下貫通的裂縫，其上部采用注入施工法進行處理。沿裂縫7~8cm寬度的范圍內(nèi)，用砂輪機和鋼絲刷去混凝土表面的游離石灰和灰塵等，并用洗凈劑清洗，然后加壓注入具有滲透性和粘著性的環(huán)氧樹脂，以此來填充混凝土裂縫，提高橋面板的防水性，防止鋼筋銹蝕及混凝土老化。

2.3結(jié)構(gòu)補強法

因超荷載產(chǎn)生的裂縫、裂縫長時間不處理導(dǎo)致的混凝土耐久性降低、火災(zāi)造成裂縫等影響結(jié)構(gòu)強度可采取結(jié)構(gòu)補強法、錨固補強法、預(yù)應(yīng)力法等。此外，還可以采用灌漿法等。

3實際應(yīng)用

大慶-廣州高速公路湖北段利用了江北一級公路一段進行改造，江北一級公路施工已有4年，由于某些原因，為江北一級公路所修建的楊樹坳中橋(3×13m預(yù)應(yīng)力空心板)一側(cè)橋臺出現(xiàn)裂縫及蓮花中橋(3×13m預(yù)應(yīng)力空心板)空心板底面出現(xiàn)縱向裂縫且有繼續(xù)發(fā)展的趨勢。

3.1楊樹坳中橋裂縫成因分析

首先對橋臺受力進行分析，橋臺結(jié)構(gòu)的承載能力及抗裂能力足夠，在正常使用荷載作用下，臺前的拉應(yīng)力均小于砼的抗拉強度，從受力的角度來看，施工過程中及成橋后的臺身均不致因結(jié)構(gòu)受力過大出現(xiàn)如下圖所示的裂縫，因此橋臺的左側(cè)裂縫極有可能是由施工過程中砼水化熱產(chǎn)生的內(nèi)外溫差及砼收縮造成的，亦即施工過程中養(yǎng)護不夠所致。

從現(xiàn)場情況看，橋臺右側(cè)邊板與預(yù)制擋塊之間沒有預(yù)留縫隙，因此上部結(jié)構(gòu)的橫向溫度形變受到了約束，上部結(jié)構(gòu)的溫度形變會對橋臺產(chǎn)生向外的力，這是造成橋臺右側(cè)附近豎向開裂的主要原因。橋臺受到作用力反復(fù)作用時，裂縫將會逐步擴展，從而不斷減小承受應(yīng)力作用的有效面積，最終在車輪荷載反復(fù)作用達到一定次數(shù)后導(dǎo)致破壞，橋臺裂縫會迅速擴展，最后上下貫通，使橋臺失去整體性，承載力不斷下降，最終導(dǎo)致破壞，危害性較大，必須及時采取有效的修補措施，控制裂縫的發(fā)展，增強橋臺的整體性，保證橋梁的正常使用。

3.2蓮花中橋裂縫成因分析

從現(xiàn)場情況來看，判定為混凝土應(yīng)力形成的裂縫。因為當(dāng)混凝土凝固時，由于水泥水化產(chǎn)物的體積比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積要小，因而產(chǎn)生收縮，稱為化學(xué)收縮或凝縮;混凝土在硬化過程中隨著水分的逐漸蒸發(fā)，體積逐漸減小，稱為干縮，化學(xué)收縮與干縮合稱為收縮?；炷恋母稍镞^程是由表面逐漸擴展到內(nèi)部的，在混凝土內(nèi)部呈現(xiàn)含水梯度，因此產(chǎn)生表面收縮大，內(nèi)部收縮小的不均勻收縮，導(dǎo)致表面混凝土承受拉力，內(nèi)部混凝土承受壓力。當(dāng)表面混凝土所受的拉力超過其抗拉強度時，便產(chǎn)生收縮裂縫。

3.3修補措施

楊樹坳中橋修補：

①對結(jié)構(gòu)上的現(xiàn)存較大裂縫采用灌注水泥漿或結(jié)構(gòu)膠的方法予以修補。

②對橋臺右側(cè)0.2mm的裂縫，采用表面處理法進行修補，將裂紋表面鑿成V 形槽口，在槽口表面涂抹樹脂保護膜。施工時先用鋼絲刷除去槽口表面的附著物，再用清水清洗，經(jīng)充分干燥后，用油灰狀樹脂填充混凝土表面的凹癟部分后，再進行必要的涂抹。

蓮花中橋修補：

在處理蓮花橋的修補施工中，我們采用了表面封閉修補法：

①鑿深楷嵌補法。先沿裂縫鑿一條深槽，槽形根據(jù)裂縫位置和填補材料而定，然后在槽內(nèi)嵌補各種貓結(jié)材料，如環(huán)氧砂漿、瀝青、甲凝等。

②表面噴裝法。在經(jīng)鑿毛處理的裂縫表面，噴射一層密實而且強度高的水泥砂漿保護層來封閉裂縫的一種修補方法。根據(jù)裂縫的部位、性質(zhì)和修補要求與條件，可采用無筋素噴漿，或掛網(wǎng)噴漿結(jié)合鑿槽嵌補等修補方法。

③打箍加固封閉法。當(dāng)鋼筋混凝土產(chǎn)生主應(yīng)力裂縫時，可采用在裂縫處加箍使裂縫封閉的方法。箍可用扁鋼焊成或圓鋼制成，可以直箍也可以斜箍，其方向應(yīng)和裂縫方向垂直。箍與梁的上下面接觸處可墊以角鋼或鋼板。角鋼或鋼板面積及箍的橫截面積，按修補加固部位主應(yīng)力的大小、箍的安全應(yīng)力及混凝土的抗壓強度通過計算確定。

由于不能確定結(jié)構(gòu)上的現(xiàn)有裂縫是否趨于穩(wěn)定，因此維修加固后還應(yīng)定時對結(jié)構(gòu)進行觀測。

上文介紹的幾種修補方法，是工程中常用處理裂縫的方法，實踐證明其效果經(jīng)濟、簡便。重視橋梁裂縫，及時處理橋梁裂縫，有利于橋梁使用壽命的延長，保證其正常地使用。

參考文獻

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